CN110567839A - 一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统，包括风速测量仪、排放气体样本采集装置、长度检测装置、温度传感器、通信模块、控制器、人机交互模块、警报模块、数据存储模块与脱硫烟气塔；本发明经过除尘、浓硫酸吸附脱水、催化转化、浓硫酸吸收，将混合气体中的二氧化硫完全去除，根据吸收筒内混合气体的体积变化来计算得到原混合气体中二氧化硫的体积浓度，整个过程中，浓硫酸起到脱水和吸收三氧化硫的效果，相较于固体的分子筛，传导利用更加方便；本发明在对样本气体中二氧化硫的浓度进行计算时，通过在滑竿的长度变化与二氧化硫浓度之间建立一一对应的函数关系，能够快速准确的得到排放废气中的二氧化硫浓度。

Description

一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统

技术领域

本发明属于污染物监测技术领域，具体的，涉及一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统。

背景技术

二氧化硫是烟气排放污染中的一种重要污染物，目前二氧化硫污染的主要来源是煤炭燃烧，为了控制二氧化硫的排放，现有技术中主要是通过脱硫工艺降低煤炭中的硫分以及通过烟气脱硫塔对排放废气中的二氧化硫进行处理。

在对排放烟气进行处理后，需要对处理后的烟气进行监控管理，根据监控结果及时的对烟气处理系统进行控制，避免未达到排放要求的烟气排放进入大气，然而由于脱硫烟气塔在采用半干法脱硫或者湿法脱硫时，排放的烟气中含有大量的水分，因此在对排放废气中二氧化硫气体的浓度进行检测时，采集的排放气体样本中的水分冷凝将会吸收部分二氧化硫，导致检测结果偏低，无法真实的反应排放废气中的二氧化硫浓度，在现有技术中，有通过干燥吸附剂对烟气中的水分进行吸收，虽然能够将样品中的水分充分的吸收，但是在分子筛吸附水分至饱和时，需要更换分子筛并对分子筛进行回收脱水再利用，因此在采样检测过程中，需要每隔一段时间更换分子筛，大大提升了采样过程中的工作，并且如果没有及时更换分子筛，可能会导致后续检测过程中部分二氧化硫气体被凝结的水份吸收导致检测结果偏低，为了对脱硫烟气塔的排放废气中二氧化硫气体的浓度进行精准的检测，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统。

本发明需要解决的技术问题为：

1、在现有技术中，除干法脱硫之外的脱硫工艺在对烟气进行处理后，排放的烟气中均含有较高浓度的水分，因此在对排放烟气进行处理的过程中，会有一部分二氧化硫溶解进入水中，从而直接影响二氧化硫的浓度检测结果；

2、在现有技术中，二氧化硫浓度的检测探头对检测环境要求较高，另一方面在面对大型排放口各点二氧化硫浓度会受到风力等多种因素影响而有所不同，需要通过探头测量多点的浓度，比较复杂，且检测精度有限。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统，包括风速测量仪、排放气体样本采集装置、长度检测装置、温度传感器、通信模块、控制器、人机交互模块、警报模块、数据存储模块与脱硫烟气塔；

所述排放气体样本采集装置包括三通管，三通管的三个接口分别浓硫酸储罐、清灰滤袋与喷气装置连接，浓硫酸储罐内存储有质量分数大于80％的浓硫酸溶液，浓硫酸储罐通过管道分别连接触媒转换器的进气口与吸收装置；

所述触媒转换器内填充有催化剂，用于将废气中的二氧化硫转化为三氧化硫，触媒转换器的出气口通过管道连接有吸收装置；

所述吸收装置包括吸收筒，吸收筒为空心筒状结构，吸收筒的一端设置有滑套，滑套与滑竿滑动连接，吸收筒与滑竿的贴合处密封不透气，吸收筒上还开有进气口与进液口，其中进气口通过管道与触媒转换器的出气口接通，进液口通过管道与浓硫酸储罐连接；

所述吸收筒上开有废气出口，吸收筒通过废气出口连接有过滤箱，过滤箱通过管道连接有风机；

所述风速测量仪用于检测脱硫烟气塔二氧化硫排放样本采集处的烟气排放风速；

所述温度传感器用于检测吸收筒内的温度并将检测得到的温度数据通过通信模块传输至控制器；

所述气压传感器用于检测吸收筒内的气压值并将检测得到的气压数据通过通信模块传输至控制器；

所述长度检测装置用于检测吸收筒内浓硫酸吸收三氧化硫后滑竿的收缩量，并将检测得到的收缩量通过通信模块传输至控制器；

所述人机交互模块用于展示计算得到的排放废气中的二氧化硫浓度值、风速、温度与时间信息；

所述警报模块用于在发生异常事件时发出报警信息，其中异常事件包括风速测量仪测量固定风速超过预设阈值与检测的二氧化硫浓度值超过预设阈值；

所述数据存储模块用于对所记录的数据进行存储；

所述控制器用于对各项数据进行整理并计算得到脱硫烟气塔排放废气中二氧化硫浓度值，并根据二氧化硫浓度值对脱硫烟气塔的工作效率做出调整，使排放废气中的二氧化硫浓度符合国家排放标准的要求。

作为本发明的进一步方案，所述过滤箱内设置有能够与硫酸发生中和反应且不产生有害气体的物质。

作为本发明的进一步方案，过滤箱中能够与硫酸发生中和反应且不产生有害气体的物质为碳酸钠。

作为本发明的进一步方案，滑竿与滑套不会因重力作用发生相对滑动。

作为本发明的进一步方案，所述控制器对各项数据进行整理并计算得到脱硫烟气塔排放废气中二氧化硫浓度值的具体方法为：

步骤一、向排放气体样本采集装置中通入二氧化硫体积浓度为ω的二氧化硫与氮气的混合气体，记录吸收筒处理后滑竿的收缩值A₁，之后依次调节混合气体中二氧化硫体积浓度为2ω、3ω、...、nω，并记录对应的滑竿的收缩值A₂、A₃、...、A_n，以二氧化硫体积浓度为横轴，滑竿的收缩值为纵轴，得到两者之间的关系曲线；

步骤二、通过浓硫酸储罐向吸收筒内喷入体积为α的浓硫酸对混合气体中的二氧化硫进行吸收，并记录对应的滑竿的收缩值B₁，之后依次调节喷入的浓硫酸的体积为2α、3α、...、nα，并记录对应的滑竿的收缩值B₂、B₃、...、B_n，以喷入的浓硫酸的体积为横轴，滑竿的收缩值为纵轴，得到两者之间的关系曲线；

步骤三、向吸收筒内喷入浓硫酸，对吸收筒的内壁润湿后排出浓硫酸，经时间T1后，向吸收筒内注入吸收筒容积的气体，经设定时间T2后记录滑竿的收缩值C，其中T₁为实际操作中相邻两次样本检测之间的时间，T₂为实际操作中在吸收筒内完全注入废气所用时间；

步骤四、在实际检测过程中，长度检测装置检测滑竿的收缩值D，得到与(D-C-B_b)最接近的A_b值，并得到对应的二氧化硫体积浓度bω，其中b为不为零的自然数。

本发明的有益效果：

1、本发明通过排放气体样本采集装置对采样点处的混合气体进行采集，经过除尘、浓硫酸吸附脱水、催化转化、浓硫酸吸收，将混合气体中的二氧化硫完全去除，根据吸收筒内混合气体的体积变化来计算得到原混合气体中二氧化硫的体积浓度，整个过程中，浓硫酸起到脱水和吸收三氧化硫的效果，相较于固体的分子筛，传导利用更加方便；

2、本发明在对样本气体中二氧化硫的浓度进行计算时，通过步骤二消除了浓硫酸体积对检测结果的影响，通过步骤三消除了上一次检测残留的浓硫酸对检测结果的影响，并通过在滑竿的长度变化与二氧化硫浓度之间建立一一对应的函数关系，能够快速准确的得到排放废气中的二氧化硫浓度。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明所述监测管理系统的示意图；

图2是排放气体样本采集装置的结构示意图；

图3是吸收筒的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统，如图1所示，包括风速测量仪、排放气体样本采集装置、长度检测装置、温度传感器、通信模块、控制器、人机交互模块、警报模块、数据存储模块与脱硫烟气塔，所述喷气装置2用于喷出高压气体，将清灰滤袋表面的粉尘震落；

如图2、图3所示，所述排放气体样本采集装置包括三通管9，三通管9的三个接口分别浓硫酸储罐7、清灰滤袋1与喷气装置2连接，浓硫酸储罐7内存储有质量分数大于80％的浓硫酸溶液，浓硫酸储罐7还分别通过管道连接吸收装置与触媒转换器3的进气口；

所述触媒转换器3内填充有催化剂，用于将废气中的二氧化硫转化为三氧化硫，触媒转换器3的出气口通过管道连接有吸收装置；

所述吸收装置包括吸收筒5，吸收筒5为空心筒状结构，吸收筒5的一端设置有滑套52，滑套52与滑竿6滑动连接，吸收筒5与滑竿6的贴合处密封不透气，且在重力作用下，滑竿6与滑套52不会发生相对滑动，吸收筒5上还开有进气口53与进液口54，其中进气口53通过管道与触媒转换器3的出气口接通，且进气口53与触媒转换器3之间的管道上设置有阀门，进液口54通过管道与浓硫酸储罐7连接，进液口54与浓硫酸储罐7之间的管道上设置有阀门；

所述吸收筒5上还开有废气出口，吸收筒5通过废气出口连接有过滤箱8，过滤箱8通过管道连接有风机4，触媒转换器3与过滤箱8之间的管道上设置有阀门，过滤箱8内设置有能够与硫酸发生中和反应且不产生有害气体的物质，在本发明的一个实施例中，过滤箱8中设置有碳酸钠；

本发明所述排放气体样本采集装置的工作方法为：风机4工作产生微负压，将样本采集处的气体吸入样本采集装置，吸入的样本气体首先通过清灰滤袋1过滤除去粉尘，除去粉尘后的混合气体首先通过浓硫酸储罐7中的浓硫酸除去水分，之后混合气体进入触媒转换器3，将混合气体中的二氧化硫气体转化为三氧化硫后，混合气体排入吸收筒5内，当吸收筒5内充满混合气体后，然后将浓硫酸储罐7中的浓硫酸喷入吸收筒5中，对混合气体中的三氧化硫进行吸收，从而使吸收筒5内压强降低，滑竿6会由于大气压向吸收筒5内收缩，通过长度检测装置对滑竿61的收缩量进行检测并通过通信模块传输至控制器，检测工作结束后，废气被吸入过滤箱8内，其中的少量酸性物质经过滤箱8吸收处理后排放；

所述风速测量仪用于检测脱硫烟气塔二氧化硫排放样本采集处的烟气排放风速；

所述温度传感器用于检测吸收筒5内的温度并将检测得到的温度数据通过通信模块传输至控制器；

所述气压传感器用于检测吸收筒5内的气压值并将检测得到的气压数据通过通信模块传输至控制器；

所述长度检测装置用于检测吸收筒内浓硫酸吸收三氧化硫后，滑竿6的收缩量，并将检测得到的收缩量通过通信模块传输至控制器，在本发明的一个实施例中，长度检测装置为激光测距仪；

所述人机交互模块用于展示计算得到的排放废气中的二氧化硫浓度值、风速、温度与时间信息；

所述警报模块用于在发生异常事件时发出报警信息，其中异常事件包括风速测量仪测量固定风速超过预设阈值与检测的二氧化硫浓度值超过预设阈值；

所述数据存储模块用于对所记录的数据进行存储；

所述控制器用于对各项数据进行整理并计算得到脱硫烟气塔排放废气中二氧化硫浓度值，并根据二氧化硫浓度值对脱硫烟气塔的工作效率做出调整，使排放废气中的二氧化硫浓度符合国家排放标准的要求。

所述控制器对各项数据进行整理并计算得到脱硫烟气塔排放废气中二氧化硫浓度值的具体方法为：

步骤一、向排放气体样本采集装置中通入二氧化硫体积浓度为ω的二氧化硫与氮气的混合气体，记录吸收筒5处理后，滑竿6的收缩值A₁，之后依次调节混合气体中二氧化硫体积浓度为2ω、3ω、...、nω，并记录对应的滑竿6的收缩值A₂、A₃、...、A_n，以二氧化硫体积浓度为横轴，滑竿6的收缩值为纵轴，得到两者之间的关系曲线；

步骤二、通过浓硫酸储罐7向吸收筒5内喷入体积为α的浓硫酸对混合气体中的二氧化硫进行吸收，并记录对应的滑竿6的收缩值B₁，之后依次调节喷入的浓硫酸的体积为2α、3α、...、nα，并记录对应的滑竿6的收缩值B₂、B₃、...、B_n，以喷入的浓硫酸的体积为横轴，滑竿6的收缩值为纵轴，得到两者之间的关系曲线；

步骤三、向吸收筒5内喷入浓硫酸，对吸收筒5的内壁润湿后排出浓硫酸，经时间T1后，向吸收筒5内注入吸收筒容积的气体，经设定时间T2后记录滑竿6的收缩值C，其中T₁为实际操作中相邻两次样本检测之间的时间，T₂为实际操作中在吸收筒5内完全注入废气所用时间；

步骤四、在实际检测过程中，长度检测装置检测滑竿6的收缩值D，得到与(D-C-B_b)最接近的A_b值，并得到对应的二氧化硫体积浓度bω，其中b为不为零的自然数。

通过步骤二消除了浓硫酸体积对检测结果的影响，通过步骤三消除了上一次检测残留的浓硫酸对检测结果的影响，并通过在滑竿的长度变化与二氧化硫浓度之间建立一一对应的函数关系，在实际检测过程中，通过滑竿6的收缩值能够快速准确的得到排放废气中的二氧化硫浓度。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统，其特征在于，包括风速测量仪、排放气体样本采集装置、长度检测装置、温度传感器、通信模块、控制器、人机交互模块、警报模块、数据存储模块与脱硫烟气塔；

所述排放气体样本采集装置包括三通管(9)，三通管(9)的三个接口分别浓硫酸储罐(7)、清灰滤袋(1)与喷气装置(2)连接，浓硫酸储罐(7)内存储有质量分数大于80％的浓硫酸溶液，浓硫酸储罐(7)通过管道分别连接触媒转换器(3)的进气口与吸收装置；

所述触媒转换器(3)内填充有催化剂，用于将废气中的二氧化硫转化为三氧化硫，触媒转换器(3)的出气口通过管道连接有吸收装置；

所述吸收装置包括吸收筒(5)，吸收筒(5)为空心筒状结构，吸收筒(5)的一端设置有滑套(52)，滑套(52)与滑竿(6)滑动连接，滑竿(6)与滑套(52)不会因重力作用发生相对滑动，吸收筒(5)与滑竿(6)的贴合处密封不透气，吸收筒(5)上还开有进气口(53)与进液口(54)，其中进气口(53)通过管道与触媒转换器(3)的出气口接通，进液口(54)通过管道与浓硫酸储罐(7)连接；

所述吸收筒(5)上开有废气出口，吸收筒(5)通过废气出口连接有过滤箱(8)，过滤箱(8)通过管道连接有风机(4)；

所述风速测量仪用于检测脱硫烟气塔二氧化硫排放样本采集处的烟气排放风速；

所述温度传感器用于检测吸收筒(5)内的温度并将检测得到的温度数据通过通信模块传输至控制器；

所述气压传感器用于检测吸收筒(5)内的气压值并将检测得到的气压数据通过通信模块传输至控制器；

所述长度检测装置用于检测吸收筒内浓硫酸吸收三氧化硫后滑竿(6)的收缩量，并将检测得到的收缩量通过通信模块传输至控制器；

所述人机交互模块用于展示风速、温度、时间信息与计算得到的排放废气中的二氧化硫浓度值；

所述警报模块用于在发生异常事件时发出报警信息，其中异常事件包括风速测量仪测量固定风速超过预设阈值与检测的二氧化硫浓度值超过预设阈值；

所述数据存储模块用于对所记录的数据进行存储；

所述控制器用于对各项数据进行整理并计算得到脱硫烟气塔排放废气中二氧化硫浓度值。

2.根据权利要求1所述的一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统，其特征在于，所述过滤箱(8)内设置有能够与硫酸发生中和反应且不产生有害气体的物质。

3.根据权利要求2所述的一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统，其特征在于，过滤箱(8)中能够与硫酸发生中和反应且不产生有害气体的物质为碳酸钠。

4.根据权利要求1所述的一种脱硫烟气塔用二氧化硫排放监测管理系统，其特征在于，所述控制器计算脱硫烟气塔排放废气中二氧化硫浓度值的具体方法为：

步骤一、向排放气体样本采集装置中通入二氧化硫体积浓度为ω的二氧化硫与氮气的混合气体，记录吸收筒(5)处理后滑竿(6)的收缩值A₁，之后依次调节混合气体中二氧化硫体积浓度为2ω、3ω、...、nω，并记录对应的滑竿(6)的收缩值A₂、A₃、...、A_n，以二氧化硫体积浓度为横轴，滑竿(6)的收缩值为纵轴，得到两者之间的关系曲线；

步骤二、通过浓硫酸储罐(7)向吸收筒(5)内喷入体积为α的浓硫酸对混合气体中的二氧化硫进行吸收，并记录对应的滑竿(6)的收缩值B₁，之后依次调节喷入的浓硫酸的体积为2α、3α、...、nα，并记录对应的滑竿(6)的收缩值B₂、B₃、...、B_n，以喷入的浓硫酸的体积为横轴，滑竿(6)的收缩值为纵轴，得到两者之间的关系曲线；

步骤三、向吸收筒(5)内喷入浓硫酸，对吸收筒(5)的内壁润湿后排出浓硫酸，经时间T1后，向吸收筒(5)内注入吸收筒容积的气体，经设定时间T2后记录滑竿(6)的收缩值C，其中T₁为实际操作中相邻两次样本检测之间的时间，T₂为实际操作中在吸收筒(5)内完全注入废气所用时间；

步骤四、在实际检测过程中，长度检测装置检测滑竿(6)的收缩值D，得到与(D-C-B_b)最接近的A_b值，并得到对应的二氧化硫体积浓度bω，其中b为不为零的自然数。